آموزشی, علم و فناوری

چهار نیروی بنیادی در فیزیک

نیروهای بنیادی فیزیک مجموعه‌ای از حالت‌هایی هستند که در آن اجزای واحد بر یکدیگر اثر می‌گذارند. همچنین گفته می‌شود که تمام اثرات متقابل ذرات در جهان با این چهار نیرو توضیح داده می‌شوند. در این مطلب با این چهار نیرو بیشتر آشنا می‌شویم.

نیروی جاذبه

نیروی جاذبه

با اینکه با این نیرو بیش از سایر نیروها سر و کار داریم اما در مقیاس واقعی اندازه آن ناچیز است. این نیرو باعث می‌شود تا سیارات در مدار خود به دور خورشید بچرند و اقمار آن‌ها هم در مدارهای متعلق به خود چرخشی با نظم داشته باشند. نیروی جاذبه یا گرانشی با قانون نسبیت عام تعریف می‌شود، قانونی که در آن از گرانش به عنوان انحنای فضا-زمان در حول جرمی از جسم یاد می‌شود. این انحنا وضعیتی ایجاد می‌کند که مسیر حداقل انرژی به سوی جرمی از جسم قرار بگیرد. به طور ساده‌تر می‌توان گفت که این وضعیت اجسام را به سمت یکدیگر می‌کشاند.

نیروی الکترومغناطیسی

نیروی الکترومغناطیسی

وقتی ذرات دچار شارژ الکتریکی می‌شوند نیروی الکترومغناطیس پدید می‌آید. ذرات باردار در حالت خنثی و بدون بار از طریق الکترواستاتیک با هم برهم کنش دارند، در حالی که در حالت حرکت آن‌ها با یکدیگر هم از طریق نیروهای الکتریکی و هم مغناطیسی درگیر می‌شوند.

سالهای زیادی این باور وجود داشت که نیروهای مغناطیسی و الکتریکی دو نیروی مختلف‌اند، اما ماکسول در سال ۱۸۶۴ میلادی با ارائه معادلاتی این نیروها را تببین کرد. در دهه ۱۹۴۰ میلادی الکترودینامیک کوانتومی نیروی الکترومغناطیسم را با فیزیک کوانتوم تلفیق کرد. الکترومغناطیسم شایع ترین نیروی قابل مشاهده در جهان است، زیرا که اثر آن در فاصله معین و با نیروی متناسب قابل مشاهده است.

نیروی هسته‌ای ضعیف

نیروی هسته‌ای ضعیف

این نیرو از قدرتمندترین نیروهای جهان است که در مقیاس اتمی هسته‌ای رخ می‌دهد. همچنین این نیرو باعث فروپاشی بتا می‌شود. تلفیق این نیرو با الکترومغناطیسم نیرویی تحت عنوان برهم کنش الکتروضعیف را ایجاد می‌کند. در تعریفی دقیق نیروی هسته‌ای ضعیف نظریه وحدت‌سازی میدان است که دو نیرو از چهار نیروی بنیادی طبیعت را یکسان می‌سازد. این دو نیرو عبارتند از: الکترومغناطیس و نیروی هسته‌ای ضعیف.

اگرچه این دو نیرو در انرژی‌های پایین کاملاً متفاوت رفتار می‌کنند، اما در انرژی‌هایی با گستره ۱۰۰ گیگاالکترون ولت وحدت پیدا می‌کنند که به آن نیروی الکتروضعیف گفته می‌شود. بنابراین زمانی که جهان به حد کافی داغ باشد (تقریباً ۱۰ به توان ۱۵ کلوین – مانند مدت زمان کوتاهی پس از مهبانگ)، این دو نیرو در جهان به یک شکل بوده و تحت نام نیروی الکتروضعیف عمل می‌کنند.

نیروی هسته‌ای قوی

قوی‌ترین نیرو در بین نیروهای بنیادی فیزیک این نیرو است که پروتون‌ها و نوترون‌ها را کنار یکدیگر نگه می‌دارد. در اتم هلیوم نیروی هسته‌ای قوی به قدری قدرت دارد که دو پروتون آن را با وجود اینکه بار الکتریکی مثبت آن‌ها باعث می‌شود یکدیگر را پس بزنند، کنار یکدیگر نگه می‌دارد. به همین خاطر گفته می‌شود که این نیرو از نیروی الکترومغناطیسی هم قدرت بیشتری دارد.

نیروی هسته‌ای قوی باعث می‌شود تا ذراتی که گلوئون نامیده می‌شوند کوارک‌ها را کنار یکدیگر باقی نگهدارند تا نوکلئون یا همان پروتون‌ها و نوترون‌ها را در وهله اول ایجاد کنند.

منبع: thoughtco

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *